(57)【要約】  コントロールセンタ５と通信する切替バッテリ制御装置３の低切替頻度スイッチ３Ａを介して電力供給グリッド７に各々接続された分散したバッテリ２を効率的に充電するためのシステム１及び方法であって、コントロールセンタ５は、切替バッテリ制御装置３が報告した電力測定値に対応してコントロールセンタ５が切替バッテリ制御装置３に関して計算した電力吸収予測値に基づき、並びに、電力供給グリッド７のエネルギ源８，１０の電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールに基づき、各切替バッテリ制御装置３の低切替頻度スイッチ３Ａ用の切替スケジュールＳＣＨを提供するシステム１及び方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントロールセンタと通信する切替バッテリ制御装置の低切替頻度スイッチを介して電力供給グリッドに各々接続された分散したバッテリを効率的に充電するためのシステムであって、
前記コントロールセンタは、前記切替バッテリ制御装置により報告された電力測定値に対応して前記コントロールセンタが前記切替バッテリ制御装置に関して計算した電力吸収予測値に基づき、並びに、前記電力供給グリッドのエネルギ源の電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールに基づき、各前記切替バッテリ制御装置の前記低切替頻度スイッチ用の切替スケジュールを提供するシステム。
【請求項２】
前記コントロールセンタが、計算された前記電力吸収予測値、前記エネルギ源の前記電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールに対応して、並びに監視される電力グリッドパラメータに対応して、前記切替バッテリ制御装置の前記低切替頻度スイッチ用の前記切替スケジュールを決定する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記切替バッテリ制御装置が通信インタフェースを備え、
該通信インタフェースを介して前記コントロールセンタと通信し、且つ、前記切替バッテリ制御装置の前記低切替頻度スイッチに関して前記コントロールセンタが決定し前記切替バッテリ制御装置の前記通信インタフェースを通して受信した前記切替スケジュールに従って、前記切替バッテリ制御装置の前記低切替頻度スイッチを制御するプロセッサを備える請求項１又は請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記切替バッテリ制御装置は、該切替バッテリ制御装置の前記低切替頻度スイッチに接続されたバッテリ充電器が吸収した現在の電力を測定、及び、測定された前記電力の吸収量を、既に報告された前記電力の吸収量に基づいて前記電力吸収予測値を計算する前記コントロールセンタに報告する計測ユニットを備える請求項１から請求項３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記コントロールセンタは、合致する状況下で報告された過去の少なくとも１つの対応する時間期間の既に報告された吸収量を評価することによって、特定の時間期間の間の前記電力吸収予測値を計算する請求項１から請求項４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
前記コントロールセンタは、前記エネルギ源の少なくとも１つの外部コントロールセンタに接続され、各前記外部コントロールセンタによって制御される前記エネルギ源用の計画された前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールを受信する請求項１から請求項５のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
前記コントロールセンタは、少なくとも１つの監視される前記電力グリッドパラメータに関して、少なくとも１つの監視される前記電力グリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差に基づいて、前記バッテリ用の前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールを計算する請求項２から請求項６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記コントロールセンタは、少なくとも１つの外部コントロールセンタから前記バッテリ全体用のデューティな前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールを受信する請求項１から請求項７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記コントロールセンタは、前記エネルギ源用の計画された前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュール、前記バッテリ用のデューティな前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュール、並びに／又は、少なくとも１つの監視される前記電力グリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差に基づく前記バッテリ用の前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールに対して、前記切替スケジュールを計算する請求項１から請求項７のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記コントロールセンタは、少なくとも１つの外部コントロールセンタによって制御される前記エネルギ源用の計画された前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュール、前記バッテリ用のデューティな前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュール、少なくとも１つの監視される前記電力グリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差に基づく前記バッテリ用の前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールのうちの少なくとも１つを集約して、候補スケジュールを計算する請求項６から請求項９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
前記コントロールセンタは、集約した中に含まれる少なくとも１つの前記外部コントロールセンタによって制御される前記エネルギ源用の少なくとも１つの計画された前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールを変更することによって、分散した前記バッテリに蓄えたエネルギの有用性及び／又は分散した前記バッテリに対する充電／放電プロセスの余寿命影響に基づいて、計算された前記候補スケジュールを最適化する請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記切替バッテリ制御装置の前記低切替頻度スイッチが電気機械式スイッチである請求項１から請求項１１のいずれかに記載のシステム。
【請求項１３】
分散した前記バッテリが電動車両の充電式バッテリを含む請求項１から請求項１２のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
前記切替バッテリ制御装置の前記計測ユニットが、通信インフラを介して中央制御装置の仮想メータに接続されている請求項４から請求項１３のいずれかに記載のシステム。
【請求項１５】
切替バッテリ制御装置の低切替頻度スイッチを介して電力供給グリッドに各々接続された分散したバッテリを効率的に充電するための方法であって、
前記切替バッテリ制御装置がコントロールセンタに報告した電力測定値に対応して、前記コントロールセンタによって全ての前記切替バッテリ制御装置に関して電力吸収予測値を計算するステップと、
計算された前記電力吸収予測値に基づいて並びに前記電力供給グリッドのエネルギ源の電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールに基づいて前記コントロールセンタが各前記低切替頻度スイッチに関して決定した切替スケジュールに従って、前記切替バッテリ制御装置の前記低切替頻度スイッチを制御するステップとを含む方法。
【請求項１６】
充電式バッテリ用の切替バッテリ制御装置であって、
前記充電式バッテリのバッテリ充電器に接続可能な低切替頻度スイッチと、
通信インタフェースと、
該通信インタフェースがコントロールセンタから受信した切替スケジュールに従って前記低切替頻度スイッチを制御するプロセッサと、
前記バッテリ充電器が吸収した現在の電力を測定、及び測定された前記電力の吸収量を前記通信インタフェースを介して前記コントロールセンタに報告する計測ユニットとを備える切替バッテリ制御装置。
【請求項１７】
請求項１から請求項１４のいずれかに記載のシステム用のコントロールセンタであって、
前記切替バッテリ制御装置が報告した前記電力測定値に対応して全ての前記切替バッテリ制御装置に関して計算した前記電力吸収予測値に基づき、並びに、前記電力供給グリッドの前記エネルギ源の前記切替スケジュールに基づいて、様々な前記切替バッテリ制御装置用の前記切替スケジュールを提供するコントロールセンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給グリッドに接続された分散したバッテリを効率的に充電するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は従来の電力供給グリッドＰＧを示す。図１に示されるように、複数の分散したバッテリＢＡＴは、バッテリ充電器ＢＣを介して電力供給グリッドＰＧに接続されている。バッテリ充電器は、電力供給グリッドからそれぞれのバッテリＢＡＴを充電するためのエネルギ又は電力を引き出す。更に、他の需要としてもまた、電力供給グリッドＰＧに接続される（図１には示されていない）。
【０００３】
図１に示されるように、電力供給グリッドには複数の異なるエネルギ源ＥＲが接続されている。エネルギ源は、制御可能な電力需要家、制御可能な発電機、又はエネルギを貯蔵するための制御可能な機器である。一例として欧州式の電力伝送グリッドにおいては、エネルギ源のほとんどが外部コントロールセンタＣＣＥＸＴによって制御される。
【０００４】
この一例では、これらのコントロールセンタＣＣＥＸＴは、電力プラント運用者のコントロールセンタである。図１に示されるように、いくつかのエネルギ源ＥＲを各々稼働させる様々な電力プラント運用者が存在する。欧州式電力伝送グリッドの一例では、エネルギ源ＥＲは、風力タービン又は光起電発電プラントなどの再生可能なエネルギ源、ガスタービン電力プラント及びバッテリなどの従来のエネルギ源を含む。様々なエネルギ源の様々なコントロールセンタＣＣＥＸＴｉを、専用ネットワークＰＮを介して互いに接続して、互いに通信させることができる。
【０００５】
電力供給グリッドＰＧを安定させるために、一般的に、局所電圧及びグリッド単位の周波数などのグリッドパラメータを測定できる。交流電流電力供給グリッドＰＧは通常、所定の動作周波数を有する。この動作周波数は、例えば欧州式の伝送グリッドでは、５０Ｈｚである。電力供給グリッドＰＧの動作周波数が所定の閾値未満に降下する場合、電力供給グリッドを安定させるために追加のエネルギ源ＥＲが作動させられ、所定の既に作動しているエネルギ源は、電力供給グリッドへのその電力供給量を増やすか、又は電力供給グリッドからのその電力消費量を減らす。逆に、電力供給グリッドの動作周波数が過剰に高くなった場合、電力供給グリッドを安定させるために、エネルギ源は、作動が停止され電力供給グリッドへの電力供給量を減らすか、又は、電力供給グリッドからの電力消費量を増やす。
【０００６】
図１に図示されるような従来の電力供給システムの欠点は、複数の需要の変化するエネルギ要請に対応して電力供給グリッドを安定させるために、融通性のあるエネルギ源を提供する必要があることである。エレクトロモビリティの増大とともに、電力供給グリッドＰＧに接続されるバッテリＢＡＴの数は著しく増加している。バッテリＢＡＴは、車両のバッテリＢＡＴに貯蔵されたエネルギによって電力供給される電気モータを有する乗用車及びトラックを含む車両のバッテリを含む。
【０００７】
従来の電力供給システムでは、複数の異なる車両の所有者が、自身のそれぞれのバッテリＢＡＴに同時に電力投入しようとする場合がある。この潜在的なピーク電力需要のバランスをとるために、従来の電力供給システムは、電力供給グリッドを安定させるためにピーク電力供給の需要が生じた場合に直ぐに作動できる、融通性のある多くの適合するエネルギ源を提供しなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、融通性のあるエネルギ源によって提供される必要な電力供給能力の軽減を可能にする、分散したバッテリを効率的に充電するための方法及びシステムを提供することが、本発明の目的である。
【０００９】
本発明の利点は、充電機器が放電機器にもなることを必要とせずに、バッテリの効率的な充電を達成できることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、請求項１の特徴を備える、分散したバッテリを効率的に充電するためのシステムによって達成される。
【００１１】
本発明は、第１態様によれば、コントロールセンタと通信する切替バッテリ制御装置の低切替頻度スイッチを介して電力供給グリッドに各々接続された分散したバッテリを効率的に充電するためのシステムであって、前記コントロールセンタは、前記切替バッテリ制御装置により報告された電力測定値に対応して前記コントロールセンタが切替バッテリ制御装置に関して計算した電力吸収予測値に基づき、並びに、前記電力供給グリッドのエネルギ源の電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールに基づき、各前記切替バッテリ制御装置の前記低切替頻度スイッチ用の前記切替スケジュールを提供するシステムを提供する。
【００１２】
本発明の第１態様に係るシステムの可能な実施形態では、前記コントロールセンタが、計算された前記電力吸収予測値、前記エネルギ源の前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールに対応して、並びに監視される電力グリッドパラメータに対応して、前記切替バッテリ制御装置の前記低切替頻度スイッチ用の前記切替スケジュールを決定する。
【００１３】
本発明の第１態様に係るシステムの他の可能な実施形態では、前記切替バッテリ制御装置が通信インタフェースを備え、該通信インタフェースを介して前記コントロールセンタと通信し、且つ、前記切替バッテリ制御装置の前記低切替頻度スイッチに関して前記コントロールセンタが決定し前記切替バッテリ制御装置の前記通信インタフェースを通して受信した前記切替スケジュールに従って、前記切替バッテリ制御装置の前記低切替頻度スイッチを制御するプロセッサを備える。
【００１４】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記切替バッテリ制御装置は、該切替バッテリ制御装置の前記低切替頻度スイッチに接続されたバッテリ充電器が吸収した現在の電力を測定、及び、測定された前記電力の吸収量を、既に報告された前記電力の吸収量に基づいて前記電力吸収予測値を計算する前記コントロールセンタに報告する計測ユニットを備える。
【００１５】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記コントロールセンタは、合致する状況下で報告された過去の少なくとも１つの対応する時間期間の既に報告された吸収量を評価することによって、特定の時間期間の間の前記電力吸収予測値を計算する。
【００１６】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記コントロールセンタは、前記エネルギ源の少なくとも１つの外部コントロールセンタに接続されて、各前記外部コントロールセンタによって制御される前記エネルギ源用の計画された前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールを受信する。
【００１７】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記コントロールセンタは、少なくとも１つの監視される前記電力グリッドパラメータに関して、少なくとも１つの監視される前記電力グリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差に基づいて、前記バッテリ用の前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールを計算する。
【００１８】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記コントロールセンタは、少なくとも１つの外部コントロールセンタから前記バッテリ全体用のデューティな前記電力吸収スケジュールを受信する。
【００１９】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記コントロールセンタは、前記エネルギ源用の計画された前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュール、前記バッテリ用のデューティな前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュール、並びに／又は、少なくとも１つの監視される前記電力グリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差に基づく前記バッテリ用の前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールに対して、前記切替スケジュールを計算する。
【００２０】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記コントロールセンタは、少なくとも１つの外部コントロールセンタによって制御される前記エネルギ源用の計画された前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュール、前記バッテリ用の全てのデューティな前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュール、少なくとも１つの監視される電力グリッド・パラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差に基づく前記バッテリ用の前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールのうちの少なくとも１つを集約して、候補スケジュールを計算する。
【００２１】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記コントロールセンタは、前記候補スケジュールに基づいて、前記コントロールセンタに接続された前記バッテリ全体の前記電力の吸収量及び／又は発電量を予測する。
【００２２】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記コントロールセンタは、集約した中に含まれる少なくとも１つの前記外部コントロールセンタによって制御される前記エネルギ源用の少なくとも１つの計画された前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールを変更することによって、分散した前記バッテリに蓄えたエネルギの有用性及び／又は分散した前記バッテリに対する充電プロセスの余寿命影響に基づいて、計算された前記候補スケジュールを最適化する。
【００２３】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記切替バッテリ制御装置の前記低切替頻度スイッチが電気機械式スイッチである。
【００２４】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、分散した前記バッテリが電動車両の充電式バッテリを含む。
【００２５】
本発明の第１態様に係るシステムの更なる他の可能な実施形態では、前記切替バッテリ制御装置の前記計測ユニットが、通信インフラを介して中央制御装置の仮想メータに接続されている。
【００２６】
本発明は、第２態様によれば、請求項１５の特徴を備える、分散したバッテリを効率的に充電するための方法を更に提供する。
【００２７】
本発明は、第２態様によれば、切替バッテリ制御装置の低切替頻度スイッチを介して電力供給グリッドに各々接続された分散したバッテリを効率的に充電するための方法であって、前記切替バッテリ制御装置がコントロールセンタに報告した電力測定値に対応して、前記コントロールセンタによって全ての前記切替バッテリ制御装置に関して電力吸収予測値を計算するステップと、予測された前記電力吸収予測値に基づいて並びに前記電力供給グリッドのエネルギ源の電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールに基づいて前記コントロールセンタが各前記低切替頻度スイッチに関して決定した切替スケジュールに従って、前記切替バッテリ制御装置の前記低切替頻度スイッチを制御するステップとを含む方法を提供する。
【００２８】
本発明は、第３態様によれば、請求項１６の特徴を備える充電式バッテリ用の切替バッテリ制御装置を更に提供する。
【００２９】
本発明は、第３態様によれば、充電式バッテリ用の切替バッテリ制御装置であって、前記充電式バッテリのバッテリ充電器に接続可能な低切替頻度スイッチと、通信インタフェースと、該通信インタフェースがコントロールセンタから受信した切替スケジュールに従って前記低切替頻度スイッチを制御するプロセッサと、前記バッテリ充電器が吸収した現在の電力を測定、及び測定された前記電力の吸収量を前記通信インタフェースを介して前記コントロールセンタに報告する計測ユニットとを備える切替バッテリ制御装置を提供する。
【００３０】
本発明の第３態様に係る切替バッテリ制御装置の可能な実施形態では、前記計測ユニットが少なくとも１つのグリッドパラメータのグリッドパラメータ目標値からの偏差を測定し、前記プロセッサが少なくとも１つの前記グリッドパラメータの前記グリッドパラメータ目標値からの偏差に関する閾値に従って、前記低切替頻度スイッチを制御する。
【００３１】
本発明は、第４態様によれば、請求項１７の特徴を備えるコントロール・センタを更に提供する。
【００３２】
本発明は、第４態様によれば、本発明の第１態様に係るシステム用のコントロールセンタであって、前記切替バッテリ制御装置が報告した前記電力測定値に対応して全ての前記切替バッテリ制御装置に関して計算した前記電力吸収予測値に基づき、並びに、前記電力供給グリッドの前記エネルギ源の前記電力吸収スケジュール及び／又は前記発電スケジュールに基づき、様々な前記切替バッテリ制御装置用の前記切替スケジュールを提供するコントロールセンタを提供する。
【００３３】
本発明の第４態様に係るコントロールセンタの可能な実施形態では、前記コントロールセンタは、少なくとも１つの前記グリッドパラメータのグリッドパラメータ目標値からの偏差に関する閾値を、多数の前記切替バッテリ制御装置に提供する。
【００３４】
以下では、本発明の様々な態様の可能な実施形態について、付随する図を参照してより詳細に記述する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の根底にある問題を説明するための、従来の電力供給システムのブロック図である。
【図２】本発明の第１態様の可能な実施形態に係る分散したバッテリを効率的に充電するためのシステムの例示的なブロック図である。
【図３】本発明の更なる態様の可能な実施形態に係る分散したバッテリを効率的に充電するための方法の例示的なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図２に示されるように、分散したバッテリ２−１，２−２，２−３，２−４を効率的に充電するためのシステム１は、いくつかの切替バッテリ制御装置３−１，３−２，３−３，３−４を備えている。
【００３７】
バッテリ２−ｉは、図２に示されるように、バッテリ充電器４−ｉを介して関連する切替バッテリ制御装置３−ｉに接続される。図２に示される実施形態では、切替バッテリ制御装置３−ｉは、低切替頻度スイッチと、プロセッサと、計測ユニットと、通信インタフェースとを備える。
【００３８】
図２に図示されるような切替バッテリ制御装置３−１は、拡大されて、低切替頻度スイッチ３Ａ−１と、プロセッサ３Ｂ−１と、通信インタフェース３Ｃ−１と、計測ユニット３Ｄ−１とを備えるその内部構造を示している。
切替バッテリ制御装置（ＳＢＣ）３のプロセッサ３Ｂは、それぞれの切替バッテリ制御装置３の低切替頻度スイッチ３Ａを制御するように適合されている。
【００３９】
更に、プロセッサ３Ｂは、切替バッテリ制御装置３の通信インタフェース３Ｃを介してコントロールセンタ５と通信するように適合されている。
通信インタフェース３Ｃは通信ネットワーク６を介して通信センタ５に接続されている。
通信ネットワーク６は、例えば、インターネットのような通信データネットワークである。代替の実施形態では、通信ネットワーク６は、電話ネットワークによって形成される。また、更に他の可能な実施形態では、通信ネットワークは、電力線通信ＰＬＣを使用して電力供給グリッドの電力線によって形成される。
【００４０】
図２に示されるように、複数の切替バッテリ制御装置３−ｉは、電力投入されるべき複数の分散したバッテリを含む電力を消費する複数の機器に電力を供給する共通の電力供給グリッド７の電力線に接続される。
【００４１】
図２に示されるように、電力供給グリッド７は、第１の外部コントロールセンタ９−１によって制御されるエネルギ源８−１，８−ｎ１から、及び、他の外部コントロールセンタ９−２によって制御されるエネルギ源１０−１から１０−ｎ２から成る第２の組から、電力を受けることができる。
【００４２】
外部コントロールセンタ９−１，９−２は、例えば様々な電力プラント運用者のコントロールセンタである。
エネルギ源８，１０は、再生可能な及び再生不可能なエネルギ源を含む。
図２に図示される実施形態では、外部コントロールセンタ９−１，９−２は、データを交換するための専用通信ネットワーク１１を介して接続されている。
【００４３】
図２に示されるシステム１では、複数の分散したバッテリ２−ｉは、切替バッテリ制御装置３の低切替頻度スイッチ３Ａを介して、電力供給グリッド７に接続される。
切替バッテリ制御装置３は、通信インタフェース３Ｃ及び通信ネットワーク６を介して、システム１のコントロールセンタ５と通信する。
【００４４】
コントロールセンタ５は、切替バッテリ制御装置３が報告した電力測定値に対応してコントロールセンタ５が切替バッテリ制御装置３に関して計算した電力吸収予測値に基づき、並びに、電力供給グリッド７に接続されたエネルギ源８，１０の電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールに基づき、切替バッテリ制御装置３の低切替頻度スイッチ３Ａ用の切替スケジュールＳＣＨを提供する。
【００４５】
図２に示されるように、コントロールセンタ５は、専用通信ネットワーク１１を介して、外部通信センタ９−１，９−２に接続されている。受信及び予測された全情報データに基づいて、通信センタ５は、様々な切替バッテリ制御装置３用の最適な切替スケジュールＳＣＨを計算、及び、図２に図示されるように、計算された切替スケジュールＳＣＨを、同じ又は異なる通信ネットワーク６を介して様々な切替バッテリ制御装置３に供給する。
【００４６】
コントロールセンタ５は、計算された切替スケジュールＳＣＨを、通信ネットワーク６を介して切替バッテリ制御装置３の通信インタフェース３Ｃに送信でき、切替バッテリ制御装置３から、切替スケジュールＳＣＨを、切替バッテリ制御装置３のプロセッサ３Ｂに転送することができる。好ましい実施形態では、コントロールセンタ５は、電力供給システムの環境に関する測定値及び予報値、特に温度、風の強さ、雲量、又は雨量にアクセスする。更に、通信センタ５は、電力供給グリッド７のグリッド状態に関する測定値、特にグリッドの動作周波数及び／又は二乗平均平方根電圧にアクセスできる。
【００４７】
コントロールセンタ５は、計算された電力吸収予測値及び電力吸収スケジュールに対応して、及び／又はエネルギ源８，１０の発電スケジュールに対応して、及び／又は電力供給グリッド７の監視される電力グリッドパラメータに対応して、様々な切替バッテリ制御装置３の低切替頻度スイッチ３Ａ用の切替スケジュールＳＣＨを決定する。
エネルギ源８，１０のスケジュールは、専用ネットワーク１１を介して外部コントロールセンタ９−１，９−２から、コントロールセンタ５によって受信される。
【００４８】
切替バッテリ制御装置３のプロセッサ３Ｂは、コントロールセンタ５から受信した、切替バッテリ制御装置３のそれぞれの低切替頻度スイッチ３Ａ用の受信された切替スケジュールＳＣＨに従って、切替バッテリ制御装置３の低切替頻度スイッチ３Ａを制御する。
可能な実施形態では、プロセッサ３Ｂによって制御される低切替頻度スイッチ３Ａは、電気機械式スイッチによって形成される。
【００４９】
低切替頻度スイッチ３Ａは、開かれた又はオフに切り替えられたときに、電力供給グリッド７からバッテリ充電器４を分離する。低切替頻度スイッチ３Ａは、可能な実装形態では、１０秒ごとに１回から１５分ごとに１回の間隔で開くことのできるスイッチである。これは、毎秒数千回開く又は反転しさえすることがあるバッテリ充電用の従来のスイッチと比較して、低い切替頻度である。結果として、切替バッテリ制御装置３内で使用される低切替頻度スイッチ３Ａは、より単純な種類のスイッチ、例えば半導体スイッチの代わりに電気機械式スイッチによって実装することができ、この結果、切替バッテリ制御装置３の必要な複雑さが減少する。また、低い切替頻度は、切替動作のハーモニクスを制御するための電磁式フィルタの使用を不要にする。
【００５０】
切替バッテリ制御装置３は更に、切替バッテリ制御装置３の低切替頻度スイッチ３Ａに接続されたバッテリ充電器４が吸収する現在の電力を測定する計測ユニット３Ｄを備える。
計測ユニット３Ｄは、測定された電力吸収量を、既に報告された電力吸収量に基づいて電力吸収予測値を計算するコントロールセンタ５に報告する。計測ユニット３Ｄは、バッテリ充電器４が吸収する現在の電力を測定し、測定された現在の電力値を、切替バッテリ制御装置３のローカルの制御装置又はプロセッサに送信する。
【００５１】
切替バッテリ制御装置３のプロセッサ３Ｂは、次いで、測定された現在の吸収された電力を、通信ネットワーク６を介してコントロールセンタ５に送信する。したがって、コントロールセンタ５は、複数の様々な切替バッテリ制御装置３−ｉから、報告される測定された電力吸収値を受信し、受信した報告される電力吸収量に基づいて、電力吸収予測値を計算できる。
【００５２】
好ましい実施形態では、コントロールセンタ５は、合致する状況下で報告された過去の少なくとも１つの対応する時間期間の既に報告された吸収量を評価することによって、特定の時間期間の間の電力吸収予測値を計算する処理ユニットを備える。
例えば、コントロールセンタ５は、類似する曜日、類似する気象条件、及び／又は同じ１年のうちの類似する週からのパターンを外挿することによって、既に報告された電力吸収測定値に基づいて、電力吸収予測値を計算する。
【００５３】
可能な実装形態では、コントロールセンタ５は、前の年の１年の同じ週のうちの同じ曜日から電力吸収パターンをコピーすることができるが、その時点の温度Ｔが現在の温度Ｔよりも、例えば５度を超えて異なる場合を除く。この場合、コントロールセンタ５は、その年の前の週でも次の週でも、最も似た温度を有するものからパターンをコピーすることができる。
【００５４】
したがって、本発明によるシステム内で使用されるコントロールセンタ５は予測的機能を備え、これにより利点を提供するが、その理由は、各種類及びサイズのバッテリ及びバッテリ充電器のための最適化アルゴリズムを開発する必要なく、様々な種類及びサイズのバッテリ２−ｉ及びバッテリ充電器４の接続が可能になるからである。
【００５５】
コントロールセンタ５は、エネルギ源８，１０の少なくとも１つの外部コントロールセンタ９−１，９−２に接続され、それぞれの外部コントロールセンタ９−１，９−２によって制御されるエネルギ源用の計画された電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールを受信するようになっている。
【００５６】
コントロールセンタ５は、少なくとも１つの監視される電力グリッドパラメータに関して、少なくとも１つの監視される電力グリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差に基づいて、バッテリ２−ｉ用の電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールを計算するように適合されている。電力グリッドパラメータは、ＡＣ電力供給グリッド７の動作電力供給周波数を含む。監視される電力グリッドパラメータは、電力供給グリッド７の電力供給電圧も含んでいてもよい。
【００５７】
可能な実施形態では、コントロールセンタ５は、システム１の少なくとも１つの外部コントロールセンタ９−ｉから、バッテリ２全体用のデューティな電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールを受信する。
【００５８】
更なる可能な実施形態では、コントロールセンタ５は、エネルギ源８，１０用の計画された電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュール、バッテリ２用のデューティな電力吸収及び／又は発電スケジュール、並びに／又は、少なくとも１つの監視される電力グリッドパラメータの所定の目標値からの偏差に基づくバッテリ２用の電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールに対して、切替スケジュールを計算する。
【００５９】
コントロールセンタ５は、少なくとも１つの外部コントロールセンタ９−１，９−２によって制御されるエネルギ源８，１０用の計画された電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュール、バッテリ２用のデューティな電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュール、少なくとも１つの監視される電力グリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差に基づくバッテリ２用の電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュール、のうちの少なくとも１つを集約して、候補スケジュールを計算する。
【００６０】
候補スケジュールはその後、コントロールセンタ５によって最適化される。コントロールセンタ５は、集約した中に含まれる外部コントロールセンタ９−１，９−２によって制御されるエネルギ源８，１０用の少なくとも１つの計画された電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールを変更することによって、分散したバッテリ２−ｉに蓄えたエネルギの有用性及び／又は分散したバッテリ２−ｉに対する充電／放電プロセスの余寿命影響に基づいて、計算された候補スケジュールを最適化することができる。
【００６１】
更なる可能な実施形態では、コントロールセンタ５は、バッテリ２ごとの、少なくとも１つのグリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差の閾値を計算するように適合されている。コントロールセンタ５は、例えば以下の処理を通して閾値を計算できる。
【００６２】
ｉ）電力の最大予想過剰供給量と対応する少なくとも１つの監視される電力グリッドパラメータの所定のパラメータ目標値からの偏差とが所与である場合、バッテリ２の必要最大電力吸収量を特定する。
ｉｉ）ｉ）からの最大電力吸収量の最大許容可能誤差を特定する。
ｉｉｉ）切替バッテリ制御装置３がまだ切替スケジュールを受信していない最初の時点を、ｔ０と定義する。
【００６３】
ｉｖ）ｔ０よりも前では全ての低切替頻度スイッチ３Ａが閉じていると仮定して、各バッテリ２に関してｔ０における電力吸収量を予測する。
ｖ）ゼロでない最小の予測される電力吸収量を有するバッテリ２を選択し、これをバッテリの組から取り出す。
【００６４】
ｖｉ）ｖ）においてバッテリ２を選択できなかった場合、プロセスを停止し、外部コントロールセンタ９に接続されたエネルギ源８，１０の、ｔ０よりも前の追加の計画された電力吸収スケジュールを強制的に選択する。
ｖｉｉ）選択された全てのバッテリ２の低切替頻度スイッチが閉じている場合、これらの選択されたバッテリ２のｔ０における予測された電力吸収量を合計する。
ｖｉｉｉ）ｉ）からの最大電力吸収量がｖｉ）からのｔ０における予測された電力吸収量の合計を上回る場合、ｉｖ）から続ける。
【００６５】
ｉｘ）ｉｖ）からの合計が、ｉ）からの最大電力吸収量を、ｉｉ）からの最大許容可能過剰達成量の分よりも多く上回る場合、プロセスを停止し、外部コントロールセンタ９に接続されたエネルギ源のｔ０よりも前の追加の計画された電力吸収スケジュールの選択を強制する。
ｘ）ｖｉ）からの合計における各選択されたバッテリ２の割合を決定する。
【００６６】
ｘｉ）グリッドパラメータのゼロ偏差とグリッドパラメータの最大偏差との間の間隔を、各々がｘ）からのバッテリ２の割合に比例する長さを有する、選択されたバッテリ２と同じ数の下位間隔へと分割する。
ｘｉｉ）選択されたバッテリ２の閾値を、ｘｉ）からの下位間隔の境界とする。
ｘｉｉｉ）他の全てのバッテリ２の閾値を無限大とする。
ｘｉｖ）ｖｉｉｉ）において取り出したバッテリ２を他のバッテリの組に追加する。
【００６７】
ｘｖ）閾値計算を行わずに上記の他のバッテリ２だけを考慮する場合のように、ｔ０から始めて切替スケジュールを計算する。
ｘｖｉ）ｉ）〜ｘｉｖ）を実行するが、電力消費ではなく発電に関してであり、この場合、バッテリ２は、その切替バッテリ制御装置３が切替バッテリ制御装置の切替スケジュールに反して低切替頻度スイッチ３Ａを開くようになっており、切替スケジュール下で吸収することが予想されただけの量の電力を生成したものと見なされる。
【００６８】
切替バッテリ制御装置３の計測ユニット３Ｄは、図２に示されるように、通信インフラを介して中央制御装置５の仮想メータ１２に接続される。
【００６９】
図示した実施形態では、バッテリ２−ｉは、バッテリ充電器４を介して、関連する切替バッテリ制御装置３に接続されている。
バッテリ充電器４は、様々な形態をとる所定の充電プログラムに従って、それぞれのバッテリ３を充電できる。充電プログラムの最も単純な形態は、バッテリ２−ｉの充電上限ＳＯＣｍａｘまで、一定電力で充電を完了するものである。システム１の他の全ての構成要素は必然的に、バッテリ充電器４の充電プログラムの知見を有することがない。このシステムの目的は、電力吸収予測値によって依然として達成される。
【００７０】
このことは、電力供給グリッド７に関して、バッテリ２の充電状態は技術的に重要ではなく、各時点における電力吸収量のみが、電力供給グリッド７の過剰供給又は過少供給につながるので重要である。このことは本発明によるシステム１の顕著な利点であるが、その理由は、情報インタフェースを確立することなく、様々な種類のバッテリ充電器４が接続可能となるからである。一相又は三相ＡＣへの電力供給グリッド７の接続を単純に提供することが可能である。分散したバッテリ２−ｉは、電動車両の充電式バッテリ又は他の充電式バッテリを含む。
【００７１】
切替バッテリ制御装置３のローカルの制御装置又はプロセッサ３Ｂは、受信した切替スケジュールＳＣＨに従って低切替頻度スイッチ３Ａを切り替えることができる。
切替スケジュールＳＣＨは、曖昧なもの（例えば「何らかの形で、２０１８年１月１日の２２時００分００秒から２２時１５分００秒の間に１ｋＷｈを消費する」）、又は、非常に精確若しくは具体的なもの（例えば「正確に２０１８年１月１日の２２時００分３４秒にスイッチをオンにし、正確に２０１８年１月１日の２２時０１分１２秒にスイッチをオフにする」）である。
【００７２】
更に、切替スケジュールＳＣＨは、時間が重複していなくてもよい曖昧なスケジュール要素及び具体的なスケジュール要素の両方を含む混合体、である。与えられた一例では、切替バッテリ制御装置３の制御装置３Ｄは、低切替頻度スイッチ３Ａを２０１８年１月１日の２２時００分００秒に閉じることになり、次いで、計測ユニット３Ｄが測定する電力を１ｋＷｈが吸収されるまで取り込み、次いで、低切替頻度スイッチ３Ａを開く。
【００７３】
可能な実施形態では、ローカルの制御装置３Ｂと低切替頻度スイッチ３Ａとの間の接続は単純なものとすることができる。例えば、電気機械式リレー３Ａは、シールドされていない細いワイヤを介して切替バッテリ制御装置３のプロセッサ３Ｂに接続され得る。このことは利点を提供するが、その理由は、バッテリ充電器の従来の実装形態では、電磁的障害に対して絶縁された又は堅牢な高切替頻度接続が必要となるからである。
【００７４】
更に、高頻度切替機構では、かなりの電流が、グリッドの目標切替頻度よりも高い切替頻度で、電力供給グリッド７内に伝送される。これは無線及び情報技術機器の動作に障害をもたらす、並びに回転機器を損傷させる可能性があるので、これらの電流には厳しい制限を設けねばならない。このことは電力供給グリッド７と各高頻度切替機構との間の精緻な電磁的フィルタリングを必要とするが、本発明ではその低い切替頻度に起因して、これを完全に省いている。
【００７５】
通信ネットワーク６は、エネルギ源を制御するために使用される従来のインフラと比較して、低帯域幅及び高レイテンシの通信インフラによって形成される。このことは、切替バッテリ制御装置３のローカルの制御装置３Ｂの、コントロールセンタ５から曖昧なスケジュールＳＣＨを受けつける能力に起因して、本発明によるシステム１が、レイテンシが比較的高い信号送信に関してさえも依然として機能するおかげで、可能となる。
これによりＧＰＲＳなどの比較的単純な技術通信機構の使用が可能になるが、このことは、本発明によるシステム１の顕著な利点である。
【００７６】
システム１は、複数の分散したバッテリ２−ｉの充電中に、グリッドの動作周波数ｆ及び動作電圧Ｕに従って電力供給グリッド７を安定させることが可能である。この安定化は、エネルギ需要によって電力供給グリッド７に送り込まれる電力及び電力供給グリッド７から引き出される電力のバランスをとること、並びに、バッテリ制御装置３−ｉを切り替えることによって、達成される。
【００７７】
バッテリ２−ｉに電力が十分に投入されない場合、バッテリの有用性が損なわれる。例えば、バッテリ２によって電力供給される電気モータを有する電動車両の走行距離は、バッテリ２が完全に充電されていない場合、著しく減少する。バッテリは、バッテリに関する電力予測値がそのピーク値と比較して３分の１に減少する、又はそれより小さくなるときに、完全に充電されていると見なされる。
【００７８】
更に、バッテリ２は、エネルギ源８，１０の最適な電力動作点を考慮することによって、切替バッテリ制御装置３によって高いエネルギ効率で充電される。各切替バッテリ制御装置３用の最適な切替スケジュールは、コントロールセンタ５によって、全ての切替バッテリ制御装置３−ｉに関する電力予測値及び外部コントロールセンタ９−ｉが提供するスケジュールを使用して決定される。
【００７９】
図３は、本発明の更なる態様による、分散したバッテリを効率的に充電するための方法の、可能な実施形態の例示的なフローチャートを示す。
分散したバッテリは、図２のシステムに図示されるように、切替バッテリ制御装置の低切替頻度スイッチを介して電力供給グリッドに接続されている。方法は、図示された実施形態では、２つのステップを含む。
【００８０】
第１のステップＳ１では、電力吸収予測値は、切替バッテリ制御装置がコントロールセンタに報告した電力測定値に対応して、コントロールセンタによって全ての切替バッテリ制御装置に対して計算される。
【００８１】
更なるステップＳ２では、切替バッテリ制御装置の低切替頻度スイッチは、計算された電力吸収特性に基づいて並びに電力供給グリッドに接続されたエネルギ源の電力吸収スケジュール及び／又は発電スケジュールに基づいてコントロールセンタがそれぞれの低切替頻度スイッチに関して決定した、切替スケジュールに従って制御される。
【００８２】
本発明は、更なる態様によれば、充電式バッテリ２用の切替バッテリ制御装置３を提供する。
本発明のある態様による切替バッテリ制御装置３の可能な実施形態が、図２に図示されている。
【００８３】
切替バッテリ制御装置３は、図示された実施形態では、充電式バッテリ２のバッテリ充電器４に接続可能な、低切替頻度スイッチ３Ａを備える。
切替バッテリ制御装置３は更に、図示された実施形態では、切替バッテリ制御装置３の通信インタフェース３Ｃがコントロールセンタ５から受信した切替スケジュールＳＣＨに従って、低切替頻度スイッチ３Ａを制御するプロセッサ３Ｂを備える。
【００８４】
切替バッテリ制御装置３は更に、バッテリ充電器４が吸収した現在の電力を測定するように、及び、測定された電力吸収量を切替バッテリ制御装置３の通信インタフェース３Ｃを介してシステム１のコントロールセンタ５に報告する計測ユニット３Ｄを備える。
本発明の代替の実施形態では、計測ユニット３Ｄは、少なくとも１つのグリッドパラメータのその目標値からの偏差を測定する。この代替の実施形態では、プロセッサ３Ｂは、少なくとも１つのグリッドパラメータの偏差がコントロールセンタ５から受信した閾値を上回る場合、同じくコントロールセンタ５から受信したスケジュールに反して、低切替頻度スイッチ３Ａを切り替える。
【００８５】
本発明は、更なる態様によれば、図２に示すようなシステム１用のコントロールセンタ５を更に提供する。
コントロールセンタ５は、様々な切替バッテリ制御装置３−ｉが報告した電力測定値に対応してコントロールセンタ５の処理ユニットが全ての切替バッテリ制御装置３−ｉに関して計算した電力吸収予測値に基づいて、並びに、電力供給グリッド７に接続されたエネルギ源８，１０の電力生成スケジュール及び／又は吸収スケジュールに基づいて、様々な切替バッテリ制御装置３−ｉ用の切替スケジュールＳＣＨを提供する。
【００８６】
代替の実施形態では、コントロールセンタ５は、少なくとも１つのグリッドパラメータの所定の最大予想偏差におけるバッテリ２全体の最大予想電力吸収量及び／又は生成量に基づいて、この少なくとも１つのグリッドパラメータの偏差に関する閾値を、様々な切替バッテリ制御装置３−ｉに追加的に提供する。この実施形態では、コントロールセンタ５は、少なくとも１つのグリッドパラメータの偏差に対するバッテリ２全体の反応が、所定の許容可能な過剰達成量の余地内の所定の連続的な応答関数に近付いていく。
【００８７】
可能な実装形態では、切替バッテリ制御装置３をバッテリ充電器４に組み込むことができる。
バッテリ２の数及び種類は、適用シナリオが異なれば異なる。更に他の可能な実施形態では、専用ネットワーク１１を介して互いと通信するバッテリの様々な組に対して、いくつかのコントロールセンタ５−ｉを設けることができる。
【００８８】
システム１は、電力供給グリッド７に接続されたその時点で既に動作しているエネルギ源８，１０を使用して、電力供給グリッド７に接続された複数の分散したバッテリ２の高速充電を可能にする。
エネルギ源８，１０は更に、最大効率を提供する動作点で動作される。エネルギ源８，１０は、その技術的実装に起因する最適動作点を備える。例えば、ガスタービン電力プラントは、最大負荷においてピーク効率を有する。
【００８９】
コントロールセンタ５を備える本発明によるシステム１は、既に作動している全てのエネルギ源を最も効率的に使用して、ピーク電力消費期間中に追加のエネルギ源を増やしていく必要性を低減することができる。更に、本発明の第１態様に係るシステム１では、必要な待機エネルギ源の数及び容量を減らすことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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